浅谈双光纤差动保护在地铁供电系统中应用

浅谈双光纤差动保护在地铁供电系统中应用

于磊

东莞市轨道交通有限公司运营分公司

摘要：差动保护装置在很多工程项目中都有着非常重要的应用，其不仅可以有效地提高项目中供电系统的应用稳定性，同时可以极大地降低其在运行过程中发生安全问题的概率，接下来笔者将围绕双光纤差动保护装置这一内容，从差动保护概念、基本原理、参数信息、实践应用等方面对其展开详细的阐述，希望以下内容可以为相关工作人员提供一些有价值性的参考意见。

关键词：双光纤差动保护；地铁供电系统；应用分析

引言：

近几年来，地铁运行已然成为了人们日常出行普遍选择的一种交通方式，既快捷又方便，为了能够为人们提供更加优质的地铁通行服务，减少地铁运行过程中潜在的安全隐患问题，工作人员需要对差动保护装置引进行不断的优化，这也是笔者将要与大家进行分享和探究的主要内容。

一、差动保护概念

差动保护主要是指当电流互感器设备不同端位置处的电流矢量所对应的差值达到提前设定好的数值时，该系统会自动启动相应的动作口令来完成对线路的保护。从技术层面上来说，差动保护的范围非常广泛，其在发电机、变压器、输电线路、电动机等相关设备的运行过程中均发挥着非常关键的作用效果。差动保护装置在实际应用中通常会将电气设备当作一个完整的节点，当所保护的节点处于正常运行的状态时，该差动保护装置中输入和输出的电流相一致，此时差动保护装置中的电流为零，当所保护的设备出现运行故障问题时，则此时差动保护装置中输入和输出的电流会出现一定的差值，使得差动电流出现大于零的情况，此时差动保护装置会自动将断路器设备进行断开，同时将发生运行故障的设备与电源隔离，起到保护供电系统的作用效果。

二、基本原理

差动保护装置在很多供电系统中都有着非常广泛地应用，并且也均取得良好的成效，为了可以将该类保护装置的作用效果进行充分地发挥，工作人员应当熟练地掌握差动保护装置的基本原理，具体如下：工作人员可以先将差动保护装置看做一个完成的整体，当变压器处于正常运行的状态时，工作人员可以将其设定为变压器的理想运行状态，此时设备中输入电流与输出电流的数值相一致，差动保护装置处于闭合状态[1]。当变压器在运行过程中其内部出现问题时，差动保护装置能够自动察觉到设备处于理想状态下的电流与故障电流之间存在一定的差异性，针对这种情况差动保护装置便在第一时间内启动相应的操作，将变压器内部结构中存在故障问题的变压器与电源断开连接，避免其在后续的应用中出现其他安全故障。

三、参数信息

差动保护装置在供电系统的实际应用中不仅需要工作人员熟练地掌握其工作原理，同时还应对其所对应的参数信息进行有针对性地调节，使得该类差动保护装置能够在实际应用中发挥出最佳的效果，具体参数信息如下：第一，环境条件，差动保护装置处于正常运行状态中的温度通常在-10℃-55℃范围之内，最高温度不超过70℃，最低温度不小于-30℃，存储温度一般在-40℃-85℃范围内，相对湿度≤95%，大气压力一般在80kPa-110kPa范围内；第二，工作电源，电压值一般在85V-265V范围内，处于正常运行状态下所消耗的功率一般在10W以内，最大功率也不超过20W，隔离耐压约为3kV；第三，控制电源，电源处于正常运行状态下时，额定电压一般为220V，其所对应的过载能力一般在70%-120%额定电压范围内均可以进行稳定运行，隔离耐压值一般为4kV；第四，交流电路回路，其额定电压为5A，工作负载能力则可以在额定电流两倍的条件下持续稳定工作；第五，开关量输入回路，其中额定电压一般为24VDC，功率消耗一般小于0.5VA/每相，其在实际应用中所体现出的过载能力则为2倍额定电压下可以正常运行，隔离耐压为4kV[2]；第六，继电器输出回路，其中分段电压一般为250VAC或者220VDC，若该差动保护装置以直流电为主，则其所对应的分段功率一般在120W左右，若该差动保护装置以直流电为主，则其所对应的分段功率则在1250VA左右。

四、双光纤差动保护的实践应用分析

（一）项目概况

以杭州市某地铁工程项目为例，该工程项目主要采用的是集中供电的方式来完成相应的电能供应任务，其中共设置有13座变电所，其中1座为车辆段变电所，10座为车站所，2座为主变电所。相邻车站之间均是以35kV的电量来完成相互连接，其中有部分差动保护装置以双光纤式的差动保护装置为主，具体为西门子线路差动保护7SD680以及微机综合保护装置7SJ686-M，前者为主要差动保护装置，后者为备用差动保护装置，二者之间的相互协调可以显著提高该类光纤差动保护装置的整体安全性和灵活性。

（二）技术要点

该类差动保护装置在实际应用中常常会出现几种故障问题需要工作人员对其进行熟练地掌握，具体如下：第一，当差动保护装置所保护范围内出现故障电流穿越等相关情况时，工作人员可以参考设计标准中所明确规定的正方向，设备两端点所流过的电流方向恰好相反，经过相应的数据推算最终我们可以得出在该设备运行转发台下的差动量为零，而制动量则为电气设备中穿越电流值的两倍；第二，当差动保护装置在所保护范围内出现短路故障问题时，若此时该差动保护装置两侧所输入的电流值相一致，则我们可以推断出处于该状态下的差动保护装置所对应的差动值与制动值也是一致的[3]；第三，当差动保护装置在所保护范围内出现短路故障问题时，若此时该差动保护装置两侧所输入的电流值不一致，其中一侧有电流而另一侧为0，则我们可以推断出处于该状态下的差动保护装置所对应的差动值与总故障电流值是一致的。

（三）应用维护

与传统的保护装置相比，光纤差动保护的应用优势主要体现在以下几点：第一，该保护装置可以快速定位出供电系统中潜在的故障问题所对应的范围，在此基础上，工作人员再借助一些常见的供电系统故障检测仪器更快找到故障问题的具体位置并对其采取相应的处理措施，从而为地铁工程项目的运行稳定性提供更多的安全保障。与其他电能资源传输介质相比，光纤传输介质在地铁工程项目的实际应用中不仅可以在一定程度上帮助供电系统规避其在运行过程中可能会遇到的雷电因素、高压因素、电磁因素等客观因素的干扰而造成地铁工程项目中供电系统的运行波动，从而进一步提高配电系统运行的安全可靠性，减少地铁运行中潜在的安全隐患问题。

为了可以更好地确保该类差动保护装置可以在地铁工程项目的实际应用中充分地发挥其作用效果，工作人员还应当做好对该类保护装置的定期维护工作，以该地铁工程项目中的差动保护装置的维护作业为例，具体维护内容如下：第一，工作人员需要对该保护装置进行模拟运行来明确其所连接的回路是否处于正常运行的状态[4]；第二，合理地使用光功率计等相关仪器来对供电系统的线路进行检测，若出现与设计标准不符的线路则应及时地对其进行更换或修复；第三，从材料特性的角度上来说，光纤材料在应用中相对来说比较容易出现折损情，因此工作人员应当在维护过程中适当地加强对差动保护装置中光纤材料折损情况的检查力度。

五、结束语

对于地铁交通而言，供电系统运行的可靠性对整个地铁交通的稳定运行有着非常重要的影响和意义，因此工作人员应当在合理的范围内尽可能地保障该类工程项目中供电系统运行的稳定性，对此一些工作人员也引进了先进的双光纤差动保护装置来维护供电系统的稳定运行，无论是区内故障还是区外故障，该装置均可及时地对其进行切除，从而确保供电系统整体性的安全运行。

参考文献：

[1]王玉强,柏峰,孟磊.一起光纤差动保护动作情况分析及探讨[J].中国电力,201548(5)：132-135.

[2]孙友江.一种35kV大分区供电保护方案在地铁中的应用分析[J].科技创新与应用,2016(22):185-186.

[3]贾云胜.光纤差动保护在防越级跳闸中的应用研究[J].山东煤炭科技,2018：111-113.

[4]陈晓宏.一起220kV线路光纤差动保护动作分析[J].重庆电力高等专科学校学报,2014(1):155-158.